余浩:我的中国“芯”
  • 来源:中国科普网
  • 作者:马爱平
  • 2019-04-13 12:48

近日,中国产学研合作促进会在北京会议中心召开第十二届中国产学研合作创新大会,大会开幕式为获奖项目、单位及个人代表颁奖。国家“青年千人计划”特聘专家、南方科技大学副教授荣获2018中国产学研合作创新奖。

余浩长期从事高性能集成电路芯片设计例如:毫米波太赫兹雷达通讯芯片、人工智能芯片及传感器芯片等领域的教学和科研工作,并大力推动关键技术的产业化。2017年至今,余浩教授已经与华为开展“低功耗机器学习芯片”、“5G通信芯片”,与华大基因开展“生物芯片”,与腾讯展开“人工智能算法开发”等技术合作,实现创新链与产业链融合发展,形成了一个“产学研”合作共赢的创新生态系统。

博学笃志投身于集成电路

余浩于1999年获复旦大学学士学位,2007年获得美国加州大学洛杉矶分校电子工程系博士学位。其后在新加坡香港等地担任教授,并于2017年六月加入南方科技大学任长聘教授研究员。余浩是国家重点人才工程(引进类)入选者。有6 部英文专著(其中一部3D 集成电路设计是Amazon 电路设计畅销书前100 名),共250 篇出版物(会议论文170 篇,学术期刊80篇)。其中15篇JCR Q1区期刊,30篇JCR Q2区期刊,如Nature Scientific Reports, IEEE Journal of Solid State Circuits, IEEE Trans. on Microwave Theory and Tech.等,并有1 篇有关3D-IC互连的热电耦合论文获得国际计算机协会(ACM Trans. on Design Automation of Electronic Systems)最佳论文奖,及1篇有关DNA传感器芯片论文获得国际电子电气协会(IEEE BioCAS)的最佳会议论文奖。他是IEEE 电路系统(CAS)方向的杰出宣讲人。众多国际著名期刊,Nature Scientific Reports (JCR Q1期刊)编委, IEEE Trans. Biomedical Circuit and System (JCR Q2期刊)副主编, Elsevier Microelectronics Journal总副主编, ACM Trans. on Embedded Computing System副主编, Elsevier Integration, the VLSI Journal副主编。

余浩还是20个国际顶级会议的技术委员会委员和分会主席(IEEE-CICC,IEEE-ASSCC,IEEE-APMC,IEEE-ISLPED,ACM/IEEE-DAC等)。他在国际大会主题报告2次,受邀报告25次(IEEE-IMS,IEEE-ISCAS,Columbia University等)。余浩曾参与多个国家重点项目申请答辩(基金海外重点,基金国内重点,基金仪器重大专项),曾任复旦大学国家专用集成电路实验室的高级访问教授,杭州电子科技大学讲座教授,并担任华为2012实验室等主要海外合作及咨询专家。

锐意创新突破高性能集成电路瓶颈

在高性能集成电路领域余浩积极进取,锐意创新。在3D和2.5D互连集成的研究工作中,余浩首次提出了多物理(电热)的3D互连仿真模型,基于该模型指出了虽然3D互连设计将解决2D带宽瓶颈,但有严重热输散问题,提出了基于2.5D集成的现实重要性。该工作获2016年度ACM TODAES期刊最佳论文。现在余浩主要从事人工智能芯片、太赫兹通讯芯片、DNA传感器芯片三个方向的研究工作,并取得突破性进展。

在人工智能芯片方面——余浩针对设计下一代用于终端的高并行低功耗人工智能硬件芯片已成为当前智能制造研发的重点,余浩团队在深圳市海外高层次人才团队研发项目“下一代超低功耗类脑人工智能芯片技术”研究中,着重发展适合中国智能制造的下一代超低功耗类脑人工智能专用芯片技术,即实现具有低功耗、高通量性能的机器学习硬件。团队将设计在比特级进行并行处理的处理器,该比特级高度并行的处理器将充分分布于存储寄存器之间,这样的处理架构充分展现高通量低功耗的类脑信息处理。为实现这样的架构,他们进一步引入两项核心技术:深度学习神经网络的二值化(比特)简化,基于CMOS+ReRAM(忆阻元件)三维集成的二值化内存计算,从而在前端小型化设备上也能够实现拥有深度学习的人工智能,为千亿的智能制造打造一颗智能芯。

在太赫兹通讯芯片方面——余浩进一步提出了基于CMOS的太赫兹互连技术,提出了直接在硅基上激发磁偶极子的表面波源,并用周期性表面波传输线传播信号,及整个亚太赫兹波段的表面波互连电路设计。由于电场被束缚于金属表面,该设计如同电学光纤,大大降低了辐射损耗,和传统互连线相比降低了19db的串扰,其结果发表在2015年及2016年的Nature Scientific Report上。他出版的专著“超材料CMOS毫米波和太赫兹集成电路的设计”,被一些国际知名院校图书馆收藏。余浩的高速太赫兹互连工作获美国半导体工业联合会(SRC)创新发明奖创新发明奖,并有授权专利20项。其研究成果多次被美国在线技术杂志报道。由于在高性能集成电路领域的突出成果,余浩得到了广东省高水平理工学科建设近三千万支持建设太赫兹系统测试系统。

在DNA传感器芯片方面——2018年10月17日至19日,国际电子电气协会(IEEE)生物医疗电路与系统大会(Biomedical Circuits and Systems)(IEEE BioCAS)在美国克利夫兰举行。余浩课题组在基于CMOS纳米滤波器(spoof surface plasmonic filter)的生物荧光图像传感器领域取得重要进展,其研究成果论文被IEEE BioCAS 评为最佳论文。余浩课题组开发了完全基于CMOS图像传感器工艺集成的纳米滤波器。该技术有效地提高了对微弱荧光信号的信噪比,提高了检测的准确率,为生物医学荧光检测在DNA测序领域开辟了一条新的道路。

 2018年10月30日,余浩受邀在加拿大蒙特利尔举办的国际电子电气协会(IEEE)年度生命科学大会(Life Sciences Conference or LSC)上作题为“CMOS integrated Lab-On-Chip System for Personalized DNA Sequencing”的主题演讲(Keynote)。余浩在主题演讲中介绍了课题组运用CMOS 集成电路技术在个性化医疗特别是DNA测序领域的成果,包含了机器学习数据分析芯片和多功能传感器芯片的最新研究成果。

助力产学研一体化

不管是在学习还是研究中,余浩一种本着严谨的态度,严格要求自己。余浩希望能够为了国家培养更多在集成电路方向具有领导力的人才。他希望通过严格的培养,为我国的科研发展储蓄后备力量。他的学生中,已毕业5名博士生,正在指导由5名博士生及10名研究人员组成的科研团队。他的博士生工作多次获国际论文奖励,并在多个国际著名高新企业及高校任职。

近年来,余浩组建了一支科研团队建设高性能集成电路重点学科,他还协助建立了深圳第三代半导体研究院和国家示范性微电子学院—深港微电子学院。

目前,我国已经成为了世界最重要的芯片消费市场之一。政府大力主导推动整体产业发展,先后颁布了《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》(国发〔2011〕4号)、《国家集成电路产业发展推进纲要》等政策。在国家政策的支持下,余浩和他的团队积极抓住集成电路新一轮发展机遇,促进高性能集成电路产业实现跨越式发展。任重道远,余浩将继续在科研的道路上砥砺前行。

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